在原生垃圾“零填埋”政策倒逼下，生活垃圾填埋方式正逐步走向尾聲，大量老舊填埋場的修復(fù)治理工作提上日程。

如何對存量老舊填埋場進(jìn)行生態(tài)化治理?又是如何針對不同區(qū)域污染程度、穩(wěn)定化程度、以及場地利用要求，采用合適修復(fù)工藝方案?EOD模式下，國外垃圾填埋場開挖和投資又是如何?

本文在回顧我國垃圾填埋場發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，對衛(wèi)生填埋處理工藝進(jìn)行對比，并對目前老舊填埋場水污染、填埋氣收集處置利用方式進(jìn)行分析，以供業(yè)內(nèi)人士參考和借鑒。

根據(jù)住建部最新發(fā)布的《2021年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，2021年生活垃圾填埋場542座，日處理能力261555噸，生活垃圾焚燒廠583座，日處理能力719533噸。對比2012年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，十年間全國垃圾焚燒處理量占比增長3倍，超過了65%;而填埋處理量占比由77%下降至不足30%。

顯然，在原生垃圾“零填埋”政策倒逼下，生活垃圾填埋方式正逐步走向尾聲，大量老舊填埋場的修復(fù)治理工作提上日程。若按平均每一個(gè)縣、市轄區(qū)只有一座非正規(guī)垃圾填埋場計(jì)算，全國3519個(gè)縣市就有3000多座非正規(guī)垃圾填埋場數(shù)量需要整治。

雖然經(jīng)過十二五、十三五努力，部分省市，尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)陸續(xù)開展存量填埋設(shè)施整治，市場也釋放了一些項(xiàng)目，根據(jù)E20研究院統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2021年成交生活垃圾填埋場相關(guān)項(xiàng)目450個(gè)，其中填埋場新建項(xiàng)目只有36個(gè)，其余400余座均為存量垃圾填埋場治理項(xiàng)目。

那么如何對老舊填埋場進(jìn)行生態(tài)化治理，使其換新顏重獲新生呢?又是如何針對不同區(qū)域污染程度、穩(wěn)定化程度、以及場地利用要求，選擇合適修復(fù)工藝方案?EOD模式下，垃圾填埋場土地開發(fā)利用又是如何?

本文在回顧我國垃圾填埋場發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，對好氧生化、厭氧生化、準(zhǔn)好氧衛(wèi)生填埋三種處理工藝進(jìn)行介紹，并對目前老舊填埋場地下水污染、填埋氣收集處理利用方式進(jìn)行淺析，與業(yè)內(nèi)人士交流。

01生活垃圾填埋場的發(fā)展歷程

我國生活垃圾填埋場起步于20世紀(jì)80年代，只不過受當(dāng)時(shí)環(huán)保理念及技術(shù)所限，填埋方式相對簡易粗放，迄今已有40多年發(fā)展史，按照防滲程度將其劃分三個(gè)階段：

第一階段：自然防滲階段(簡易堆放階段）

19世紀(jì)80年代，生活垃圾產(chǎn)生量少，其成分主要以煤灰、廚余垃圾為主，在城市周邊的坑洼地帶消納處置。城市建設(shè)的垃圾填埋場普遍未做防滲處理，依靠天然材料阻隔滲濾液，均為簡易填埋場或垃圾堆放場。

第二階段：垂直防滲階段

1991年，我國建設(shè)第一個(gè)垃圾衛(wèi)生填埋場——杭州天子嶺填埋場建成。該填埋場采用了帷幕灌漿工藝對填埋場進(jìn)行了防滲處理，即在地下水匯集的出口處建設(shè)防滲帷幕。垂直防滲對場址地質(zhì)條件要求較高，防滲能力有限，滲濾液產(chǎn)生量大。

第三階段：以土工材料為主要載體的防滲階段

1997年，我國首批采用HDPE膜防滲的生活垃圾衛(wèi)生填埋場——深圳市下坪固體廢棄物填埋場一期工程建成并投入使用。垂直防滲技術(shù)已由于技術(shù)本身的不完善而逐漸停止使用。

02衛(wèi)生填埋技術(shù)的發(fā)展與對比

伴隨著生活垃圾填埋場的逐步發(fā)展，衛(wèi)生填埋處理工藝也在不斷革新，各種技術(shù)工藝流派紛紛“登場”，如好氧衛(wèi)生填埋、厭氧衛(wèi)生填埋以及準(zhǔn)好氧衛(wèi)生填埋，每一種工藝都有自身適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。

需要指出，衛(wèi)生填埋場工藝采取的方式不同，對垃圾降解和穩(wěn)定化過程也是不一樣的。（1）好氧衛(wèi)生填埋該技術(shù)是將新鮮空氣加壓后，用井管注入垃圾深處，并把垃圾中的二氧化碳、甲烷等氣體抽出，同時(shí)將垃圾填埋場產(chǎn)生的滲濾液回灌到垃圾堆體中，激活垃圾中的好氧微生物，營造出有氧反應(yīng)環(huán)境。在有氧的條件下，由于微生物活動的增強(qiáng)，滲濾液中有機(jī)物的降解速率可明顯提高，從而大大加快垃圾的降解及穩(wěn)定化進(jìn)程。但是由于好氧填埋需要采用強(qiáng)制通風(fēng)方式，每日要消耗大量的能量用于輸送空氣而很不經(jīng)濟(jì)，適用性也大打折扣，在實(shí)際中應(yīng)用案例較少。

好氧衛(wèi)生填埋示意圖

（2）厭氧衛(wèi)生填埋

我國一般采用的衛(wèi)生填埋主流技術(shù)為厭氧衛(wèi)生填埋工藝，該工藝在衛(wèi)生填埋場設(shè)置防滲層、滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)以及填埋氣體導(dǎo)排系統(tǒng)，在填埋施工過程中實(shí)施日覆土、中間覆土和最終覆土，衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)高，可以解決衛(wèi)生填埋場可能造成的對環(huán)境的二次污染。

相比較而言，好氧衛(wèi)生填埋采用強(qiáng)制通風(fēng)方式，雖然擴(kuò)大好氧區(qū)域，垃圾分解速度快，滲濾液水質(zhì)改善效果明顯，但其構(gòu)造復(fù)雜，動力消耗大，運(yùn)行成本高而限制其應(yīng)用范圍。

厭氧衛(wèi)生填埋示意圖

（3）準(zhǔn)好氧衛(wèi)生填埋

準(zhǔn)好氧衛(wèi)生填埋擴(kuò)大了排水和導(dǎo)氣空間，兼作通風(fēng)通道，擴(kuò)大填埋層的好氧區(qū)域，加速有機(jī)物的分解。有利于滲濾液水質(zhì)的改善和填埋場早期穩(wěn)定化。

準(zhǔn)好氧工藝，對運(yùn)營單位要求比較高，投資介于好氧衛(wèi)生填埋和厭氧衛(wèi)生填埋之間。產(chǎn)生的甲烷氣體少，不利于甲烷氣體的燃燒利用。

目前準(zhǔn)好氧填埋場在國外有一定的案例，國內(nèi)無此類工程案例。

03地下水污染產(chǎn)生原因及控制手段

我國權(quán)威環(huán)保單位通過長期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國部分填埋場出現(xiàn)滲漏，造成地下水污染，從而導(dǎo)致使用年限整體縮短。拋開簡易填埋場及以垂直防滲為主的早期填埋場外，鋪設(shè)水平防滲填埋場出現(xiàn)地下水污染的主要原因如下：

一是由于施工質(zhì)量差，防滲材料質(zhì)量不過關(guān)。部分填埋場采購再生劣質(zhì)HDPE膜，這些防滲材料易破損易老化，加之鋪設(shè)安裝過程不規(guī)范，缺乏工程質(zhì)量控制和保障措施，HDPE膜破損問題嚴(yán)重，平均漏洞密度高達(dá)28個(gè)/萬平方米，造成投運(yùn)后滲濾液大量泄漏。

二是由于部分填埋場管理意識不強(qiáng)，粗放型管理導(dǎo)致填埋場滲濾液控制不到位，滲濾液積存量大。運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)問題后，未得到及時(shí)解決，從而帶病投運(yùn)，造成填埋場積重難返，形成地下水污染。

三是選址缺陷，無天然基礎(chǔ)防滲層或者地下水水位高。如西南省份部分填埋場選址易存在溶洞、泉眼或裂隙等快速泄漏通道;東部省份部分填埋場庫底高程易低于地下水位;濱海臨河地區(qū)部分填埋場地基基礎(chǔ)易為軟土，地基承載力不高。

這些填埋場一旦人工防滲屏障失效后，滲濾液滲漏后將直接進(jìn)入周邊土壤和水體，造成環(huán)境污染。

填埋場地下水污染控制通常采用的手段是，環(huán)填埋庫區(qū)設(shè)置一道封閉的垂直防滲墻，底部嵌入天然相對不透水層，以此控制庫區(qū)內(nèi)地下水的自然排泄和流入，從而使庫區(qū)形成一個(gè)完整的相對獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。這樣，既可以防止?jié)B濾液外滲漏，同時(shí)也可以有效地阻隔外界地下水入滲，從而控制填埋場污染擴(kuò)散，改善場區(qū)周邊水土環(huán)境。

目前應(yīng)用于垃圾場垂直防滲的工藝多達(dá)數(shù)十種，可歸納為以高壓噴射注漿為代表的傳統(tǒng)剛性防滲工藝和以HDPE土工膜防滲墻為代表的新型柔性工藝。

傳統(tǒng)垂直防滲墻多采用塑性混凝土連續(xù)墻、深層攪拌樁防滲墻、噴射注漿防滲墻和板樁防滲墻。這些垂直防滲墻因施工工藝、地質(zhì)條件的限制，往往適用于不同工程項(xiàng)目。新型柔性工藝垂直防滲墻多采用垂直開槽置換工藝，置換土多采用土、膨潤土及水泥土混合，中間設(shè)置HDPE或GCL等防滲材料。

垂直防滲技術(shù)類型

04填埋氣產(chǎn)生原理及收集利用方式

我國生活垃圾中占比在50%以上的是有機(jī)垃圾部分，填埋場內(nèi)部微生物的厭氧降解活動會使大部分的有機(jī)垃圾轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的最終產(chǎn)物——甲烷和二氧化碳。其余還有少量含氮化合物、硫化物、烴類及芳香烴、鹵代烴以及酮醇醛酚等含氧有機(jī)物。

其典型成分如下：甲烷45%~60%，二氧化碳40%~60%，氫0%~0.2%，氮2%~5%，硫化氫0%~1.0%，一氧化碳0%~0.2%。同時(shí)還含有微量的硫醇、氯乙烯、甲苯、己烷、氯甲烷、二甲苯等有毒惡臭氣體。由于各自的填埋條件差異，而引起其中的生物反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)程度不同，導(dǎo)致填埋氣體中微量組分變化。

(一)填埋氣產(chǎn)生原理

通常在垃圾填埋半年到一年后，填埋垃圾降解進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵穩(wěn)定階段后，填埋氣體產(chǎn)生速率即可達(dá)到最大，氣體中甲烷含量也可達(dá)到最大。目前得到普遍認(rèn)可的填埋氣體產(chǎn)生過程分為五個(gè)階段，五階段的生化反應(yīng)如下圖所示。

填埋氣產(chǎn)生過程階段示意圖

第一階段為好氧階段，該階段發(fā)生于生活垃圾填埋的初期。該階段的特點(diǎn)是：垃圾中氧氣逐漸被耗盡，并伴隨有CO2產(chǎn)生。當(dāng)垃圾中無氧氣存在時(shí)，垃圾發(fā)酵過程進(jìn)入第二階段厭氧發(fā)酵，伴有 H2 和 CO2產(chǎn)生并逐漸達(dá)到最大濃度。但無甲烷產(chǎn)生。

在第二階段之后，甲烷開始產(chǎn)生，并且濃度逐漸增大，甲烷菌活性有所提高，并耗盡垃圾中產(chǎn)生的 H2，該階段CO2 的濃度逐漸下降，并逐漸趨于穩(wěn)定值，這一階段是第三階段。隨后，當(dāng)甲烷和CO2，均趨于穩(wěn)定后，垃圾發(fā)酵即進(jìn)入了第四階段，這一階段中產(chǎn)氣成分基本穩(wěn)定。當(dāng)生活垃圾降解趨于完成，進(jìn)入第五階段，甲烷和CO2占比逐漸減少，填埋場逐步趨近于穩(wěn)定化。

(二)填埋氣收集方式

目前垃圾填埋場可通過全密閉覆蓋、及時(shí)封場等將填埋氣(異味)進(jìn)行有序收集，其收集和導(dǎo)出通常有豎向收集、橫向收集和膜下收集 3 種形式。

豎向收集應(yīng)用較為廣泛，其收集方式為：隨著垃圾填埋作業(yè)推進(jìn)，間隔建造垂直收集井，井體由收集管、碎石和過濾層組成，通過主動抽氣方式填埋氣進(jìn)行收集。

橫向收集與豎井的結(jié)構(gòu)原理基本相同，區(qū)別在于豎井軸線垂直于水平線，而橫井的軸線方向與水平線平行。橫向收集系統(tǒng)首先開挖水平溝槽，在其中填充碎石，敷設(shè)橫向氣管層，管端設(shè)置集氣井頭，垃圾填埋氣經(jīng)過 HDPE 管抵達(dá)集氣站。

膜下收集是近年隨著 HDPE 膜覆蓋工藝發(fā)展出的新型收集方式。該方式采用橫井與膜相結(jié)合，在膜下安裝垃圾填埋氣收集管道，將 HDPE 膜下形成的密閉空間與收集主管相連，從而對垃圾填埋氣進(jìn)行收集。

比較這三種收集效率，橫井集氣效率接近 90%，豎井集氣約 75%，但傳統(tǒng)豎井集氣的建設(shè)及運(yùn)行成本更低，因而國內(nèi)目前更多采用豎井集氣方式。而膜下收集井由于膜的密閉作用，收集效率會有顯著提高，是未來的發(fā)展方向。

(三)填埋氣利用方式

填埋氣的資源化利用能有效控制溫室氣體甲烷的排放量，且可獲得可觀的清潔能源，具有較好的經(jīng)濟(jì)及社會效益，能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的雙贏。其具體利用方式如下表。

05結(jié)語

對填埋氣的高效率收集、深度資源化的研究，進(jìn)一步提高其能源利用效率和整個(gè)項(xiàng)目的資源化利用水平，是下一步填埋氣收集利用努力的方向。

老舊填埋場常因地下水污染和臭氣問題而受到關(guān)注，下篇將介紹不同區(qū)域污染程度、穩(wěn)定化程度、以及場地利用要求下的填埋場生態(tài)化修復(fù)治理。以及EOD模式下，填埋場土地開發(fā)利用方式。

編輯：李丹